基于Mn2+掺杂的稀土上转换发光纳米材料氧化还原检测几种小分子的研究

摘要

过渡金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料作为一种新型的纳米材料，具有优异的发光性能，低的毒性和好的化学稳定性等特点。由于采用980 nm的激光作为激发光源，使得检测背景的信号干扰低，对生物组织有比较深的穿透能力，且对组织的伤害小。因此，有关过渡金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料的制备及其性质研究，吸引了广大研究者的兴趣。本文利用反应条件温和的水热法合成了红区发光的Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒和近红外区发光的Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Tm上转换纳米粒子，并利用聚丙烯酸（PAA）进行修饰，使表面羧基功能化。基于氧化还原反应的原理，构建了不同的检测体系，实现了对谷胱甘肽，半胱氨酸和抗坏血酸等几种小分子的检测。具体研究工作如下：
　　(1)利用水热法制备红区发光的Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒。在中性条件下,Mn2+可以被KMnO4氧化成MnO2并包覆在上转换纳米棒的表面使其发光猝灭。当加入具有还原性的物质如半胱氨酸，谷胱甘肽和抗坏血酸时，可以把MnO2还原成Mn2+，使上转换纳米棒的发光恢复。基于此机理，设计了红区氧化还原发光开关，并用于对半胱氨酸，谷胱甘肽和抗坏血酸的检测。
　　(2)基于多巴胺自发氧化成醌，通过氢键和静电相互作用与PAA修饰的Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒相连，二者发生光诱导电子转移使发光猝灭。当加入具有还原性的巯基类物质如谷胱甘肽和半胱氨酸时，使得上转换纳米棒的发光恢复。以此构建了Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒/多巴胺体系，实现了对巯基类物质如谷胱甘肽和半胱氨酸的检测。对谷胱甘肽和半胱氨酸响应的线性范围为0.2500-56.25μM和0.3125-43.75μM，最低检出限为0.2463μM和0.2470μM。
　　(3)采用水热法合成了近红外区发光的 Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Tm上转换纳米粒子，并进行PAA修饰接上羧基。选择Fe3+作为猝灭剂，设计了近红外区发光Mn2+掺杂NaYF4:Yb,Tm/Fe3+上转换纳米粒子氧化还原体系，并用于抗氧化剂如谷胱甘肽，半胱氨酸和抗坏血酸的检测。线性检测范围分别为0.2500-300.0μM，0.5000-875.0μM，0.5000-350.0μM。最低检出限分别为0.2049μM，0.4636μM，0.1876μM。

目录

声明

第一章 前 言

1. 纳米材料简介

2. 稀土掺杂的上转换发光纳米材料

3. 稀土掺杂的上转换发光纳米材料的应用

4. 论文设想

第二章 基于Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒氧化还原发光开关的研究

1. 引言

2. 实验部分

3. 实验结果与讨论

4. 结论

第三章 基于Mn2+掺杂的NaYF4:Yb,Er上转换纳米棒/多巴胺体系“turn-on”检测巯基类物质

1. 引言

2. 实验部分

3. 实验结果与讨论

4. 本章总结

第四章 基于近红外区发光Mn2+掺杂NaYF4:Yb,Tm/Fe3+上转换纳米粒子氧化还原体系检测抗氧化剂

1. 引言

2. 实验部分

3. 实验结果与讨论

4. 结论

第五章 结语与展望

参考文献

研究生期间论文发表及获奖情况

致谢